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地球科学 2025年

作者：卢建旗王雨佳李山有谢志南马强陶冬旺中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室地震灾害防治应急管理部重点实验室

地震动峰值速度（Peak Ground Velocity， PGV）是常用于衡量地震动对建筑结构破坏潜力的参数之一，实时预测PGV大小是重大工程地震紧急处置中的关键技术。为进一步提升PGV预测准确性，本文提出一种基于极限梯度提升树（Extream Gradien... 详细信息

地震动峰值速度（Peak Ground Velocity， PGV）是常用于衡量地震动对建筑结构破坏潜力的参数之一，实时预测PGV大小是重大工程地震紧急处置中的关键技术。为进一步提升PGV预测准确性，本文提出一种基于极限梯度提升树（Extream Gradient Boosting， XGBoost）的现地PGV预测模型。该模型以台站观测到的P波前3 s的峰值加速度（Pa）、峰值速度（Pv）、峰值位移（Pd）、累计绝对速度（CAV）及卓越周期（Tpd）5种特征参数为输入，以该台站观测到的PGV为预测目标。选取日本K-NET台网记录的102次地震的6918组加速度记录进行模型训练，89次地震的3430组加速度记录测试模型的泛化能力。结果表明，相同数据集下，对比基于Pd的PGV预测模型和基于支持向量机的PGV预测模型，基于XGBoost的PGV预测模型的预测值与实测值更趋近1:1比例关系，且预测误差标准差更小，预测残差均值更接近0，且在中国的实际地震震例上的运行结果良好。基于XGBoost的PGV预测模型可用于现地地震预警地震动峰值的预测。

关键词：地震预警现地预警极限梯度提升树机器学习地震动峰值速度

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低载荷下PTFE-不锈钢摩擦特性及力学模型研究

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工程科学与技术 2025年第3期 42-50页

作者：赵守江戴君武故宫博物院中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室

在滑移隔震支座中，聚四氟乙烯（PTFE）和不锈钢所构成的摩擦副应用广泛，其摩擦特性是影响支座隔震效果的关键因素之一。为研究其在低载荷条件下的摩擦特性，通过滑动摩擦试验考察静摩擦系数和动摩擦系数随载荷变化的规律，以及动摩擦... 详细信息

在滑移隔震支座中，聚四氟乙烯（PTFE）和不锈钢所构成的摩擦副应用广泛，其摩擦特性是影响支座隔震效果的关键因素之一。为研究其在低载荷条件下的摩擦特性，通过滑动摩擦试验考察静摩擦系数和动摩擦系数随载荷变化的规律，以及动摩擦系数与速度的相互关系。建立PTFE-不锈钢的摩擦力模型，并结合振动试验和数值分析对该模型的准确性进行验证。此外，对比评估了该力学模型与库仑模型在预测摩擦行为方面的适用性。结果表明：静摩擦系数和动摩擦系数均与竖向载荷显著相关。当压强为0～0.5 MPa时，静摩擦系数随压强增大而大幅度降低；当压强为0.5～1.2 MPa时，静摩擦系数的降幅趋缓并基本稳定在0.045左右。对于动摩擦系数，当压强为0～2.0 MPa时，其随压强增大呈现出先减小后增大的趋势，且增速持续减缓；同一压强下，动摩擦系数随速度增大而增大，并在速度达到一定阈值后趋于稳定，而且不同压强下的上限值均接近0.202；动摩擦系数与速度的关系可用指数函数描述。在多次振动响应试验中，加速度时程曲线的重合度优于相对位移的重合度，但随着试验次数的增加，相对位移的重合度有所提高。通过对比位移变化量和加速度极值，验证了基于指数函数模型的理论分析值与试验值的高吻合度。相较于库仑模型，指数函数模型能更准确地反映低载荷下摩擦力的特征，也更适用于滑移隔震支座的动力响应分析。

关键词：聚四氟乙烯(PTFE) 不锈钢滑移隔震力学模型低载荷摩擦系数

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横系梁对梁式桥双柱墩抗震性能的影响

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自然灾害学报 2025年第2期34卷 198-208页

作者：王立佳刘金龙林均岐中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

双柱式桥墩是梁式桥中常见的下部结构,在地震中经常受损。为了提高双柱墩的横桥向稳定性,通常在墩柱之间设置横系梁。文中以云南漾濞金星桥为原型,设计了4个具有不同横系梁的桥梁模型,进行了缩尺模型振动台试验,并使用OpenSees建立了有... 详细信息

双柱式桥墩是梁式桥中常见的下部结构,在地震中经常受损。为了提高双柱墩的横桥向稳定性,通常在墩柱之间设置横系梁。文中以云南漾濞金星桥为原型,设计了4个具有不同横系梁的桥梁模型,进行了缩尺模型振动台试验,并使用OpenSees建立了有限元模型来重现试验结果。通过试验结果和对有限元模型进行增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA),研究了有无横系梁、横系梁与墩柱抗弯刚度比(K_(系)/K_(墩))和横系梁配筋率(ρ)变化对梁式桥双柱墩抗震性能的影响。研究结果表明,横系梁可以提高梁式桥双柱墩的抗震性能,横系梁K_(系)/K_(墩)或ρ的适当增加,有助于减小墩底曲率延性比、墩顶位移、墩顶弯矩和墩底的弯矩。然而,K_(系)/K_(墩)或ρ过高会导致墩柱先于横系梁破坏,削弱横系梁的抗震作用。综合分析后,给出了横系梁K_(系)/K_(墩)的建议范围为0.3~0.6,配筋率的建议取值范围为0.6%~0.9%,为梁式桥双柱墩的抗震设计提供了重要的参考依据。

关键词：横系梁梁式桥双柱墩振动台试验增量动力分析法抗震性能

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2022年6月10日四川马尔康震群的强震动特征初步分析

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地震学报 2025年第1期47卷 122-135页

作者：徐桐周宝峰王晓敏任叶飞张亚军中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 宁夏交通建设股份有限公司银川750021

2022年6月10日,四川省马尔康市先后发生M_(S)5.8,M_(S)4.1,M_(S)4.4,M_(S)6.0和M_(S)5.2等5次M_(S)>4.0地震,系震群型地震。本研究对此次震群的强震动记录进行滤波降噪处理,对加速度记录进行时频分析,并对比了五次地震间的能量分布... 详细信息

2022年6月10日,四川省马尔康市先后发生M_(S)5.8,M_(S)4.1,M_(S)4.4,M_(S)6.0和M_(S)5.2等5次M_(S)>4.0地震,系震群型地震。本研究对此次震群的强震动记录进行滤波降噪处理,对加速度记录进行时频分析,并对比了五次地震间的能量分布情况。通过与第五代区划图对比,分析了不同震级地震的峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和加速度反应谱(SA)的衰减关系。同时,计算并对比了五次地震的加速度反应谱和速度反应谱,以及傅里叶幅值谱。结果表明:加速度时程的时频分析和傅里叶谱反映了五次地震具有相似的能量分布形式;第五代区划图中我国青藏地区长轴的衰减模型可以较好地预测3次M_(S)>5.0地震中PGA,PGV和SA(0.2)的衰减,但一定程度上高估了SA(0.5)和SA(1.0);同一强震动台站的加速度反应谱形状、峰值周期相同,且反应T<0.2 s时高度重合;五次地震的水平向傅里叶谱形状相似,且主梄要频率均出现在10—20 Hz频段内;5五次地震同一台站相同方向的加速度反应谱之间、傅里叶谱之间具有很强的相关性。

关键词：马尔康地震震群型地震衰减关系反应谱

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基于VGG-Unet网络模型的黄土地震滑坡自动识别方法研究

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工程科学与技术 2025年

作者：王连升李平穆松伟拓耔含李晨河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室防灾科技学院中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室

黄土地区是地震滑坡的易发区和频发区，为了获得详细的黄土地震滑坡分布情况，需对黄土地区地震滑坡进行快速识别，野外调查和遥感技术识别是滑坡识别工作的两种重要手段。本文是在野外调查滑坡数据的基础上，基于卫星影像平台应用VGG-U... 详细信息

黄土地区是地震滑坡的易发区和频发区，为了获得详细的黄土地震滑坡分布情况，需对黄土地区地震滑坡进行快速识别，野外调查和遥感技术识别是滑坡识别工作的两种重要手段。本文是在野外调查滑坡数据的基础上，基于卫星影像平台应用VGG-Unet网络模型对黄土地震滑坡进行自动识别。首先，以防灾科技学院地震滑坡研究团队在甘肃省、宁夏回族自治区地区所调查的部分黄土地震滑坡，准确总结了其在卫星影像的地形、坡度、滑体长度、滑体宽度、平面形态、剖面、色调等特征。并以这些特征辅助遥感卫星影像目视解译，来提取卫星影像黄土地震滑坡数据库，最终共提取了494张原始图幅，涵盖黄土地震滑坡1052个，作为输入图像，来提高模型的泛化能力；其次，由于VGG16网络拥有卓越的特征提取能力、简洁而强大的结构设计以及丰富的预训练权重，且当其作为Unet网络模型的主干特征提取网络时，可方便网络的构建，并赋予其更好的通用性。因此本研究应用VGG-Unet网络模型，采用Python编程语言，基于PyTorch框架实现，在Windows 10，GPU为NVIDIA Quadro P2000 20.9GB的环境下，对卫星影像平台上的黄土地震滑坡进行训练与验证，并对验证区黄土地震滑坡进行自动分割，以此提高模型的识别精度。为了使模型的分割预测效果达到最佳，还建立了三组数据库，四组试验进行对比分析，以此来选取最佳的模型性能指标；最后，使用四次试验中性能最佳的模型，对验证区黄土地震滑坡典型区域的预测效果进行检验。结果表明，VGG-Unet模型在经裁剪扩充至613幅的数据集上展现出了最优异的训练与验证性能，尤其在未知数据集中表现较好。其验证准确率可达89.57%、均交并比可达70.13%、F1值可达81.11%且召回率达到了80.53%，模型性能指标均较高。并且采用此方法识别黄土地震滑坡，模型在地形与剖面特征发育较好的黄土地震滑坡处识别效果往往更加准确，而色调和剖面特征较为模糊的滑坡以及小型滑坡，模型则容易产生漏判，至于地层凹凸不平处等复杂地形则容易产生误判。但总体而言，VGG-Unet模型可以有效预测黄土地震滑坡区域，结果较为准确且需要的时间、人力成本更低。因此，文章提出的方法可以迅速分割识别同类型滑坡区域，可在野外调查前自动分割识别滑坡位置，以此来辅助现场寻找黄土地震滑坡，为大规模滑坡灾害排查工作提供技术支持。

关键词： VGG-Unet网络模型黄土地震滑坡滑坡识别卫星影像野外调查

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基于数值计算的川滇地区场地非线性反应经验模型研究

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世界地震工程 2025年第1期41卷 121-132页

作者：赵宇任叶飞张鹏刘也王宏伟温瑞智中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

我国川滇地区尚未通过场地信息建立各自适用的场地非线性反应经验模型。通过收集川滇地区大量工程场地钻孔资料,建立了适用于川滇地区的场地速度剖面随机生成经验模型,针对不同V S30和土层厚度组合的21种工况进行随机剪切波速剖面模拟... 详细信息

我国川滇地区尚未通过场地信息建立各自适用的场地非线性反应经验模型。通过收集川滇地区大量工程场地钻孔资料,建立了适用于川滇地区的场地速度剖面随机生成经验模型,针对不同V S30和土层厚度组合的21种工况进行随机剪切波速剖面模拟生成。选取NGA-West数据库中的基岩场地强震动记录作为输入进行一维等效线性化场地地震反应计算,分析计算结果在不同场地和不同峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)地震动输入下与震级、距离的相关性,结果显示震中距和震级对场地地震反应影响均有限。场地放大表现出明显的非线性特征,据此建立了适用于川滇地区的场地非线性反应经验回归模型,分析结果显示:场地非线性效应与现有理论及认识相一致,残差分析亦验证了回归模型的可靠性;四川地区和云南地区的模型系数差异明显,体现了场地条件区域性差异的影响,也表明建立区域性经验模型的必要性。

关键词：场地效应川滇地区场地非线性反应经验模型场地地震反应计算

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考虑恢复过程的桥梁抗震韧性评估方法

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振动与冲击 2025年第7期44卷 132-145页

作者：李廷辉刘金龙李晓丽王燕计静东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省寒区新能源热利用及防灾减灾重点实验室黑龙江大庆163318 黑龙江省教育厅防灾减灾及防护工程重点实验室黑龙江大庆163318 中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

提出了一种考虑恢复过程的混凝土桥梁结构抗震概率韧性评估方法,该方法基于暴露在恶劣环境下的混凝土结构生命周期分析的一般方法,以各破坏状态下的时变抗震能力作为功能指标,将灾害发生后残余功能和恢复过程与地震事件发生的时间联系... 详细信息

提出了一种考虑恢复过程的混凝土桥梁结构抗震概率韧性评估方法,该方法基于暴露在恶劣环境下的混凝土结构生命周期分析的一般方法,以各破坏状态下的时变抗震能力作为功能指标,将灾害发生后残余功能和恢复过程与地震事件发生的时间联系起来。通过对时变桥梁易损性模型进行抽样获得桥梁地震破坏样本,结合时变功能指标,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)解决资源约束调度问题(resource constrained project scheduling problem,RCPSP),给出了桥梁震后的具体恢复过程,最终得到了桥梁结构服役期间的抗震韧性。结果发现,当不考虑时变功能时,计算得到的桥梁抗震韧性要明显大于考虑时变功能计算得到的抗震韧性,这样会高估桥梁抵抗地震灾害及从中恢复的能力,不利于震后恢复工作的展开。选取的控制时间(t_(h)-t_(0))要合理,如果使控制时间(t_(h)-t_(0))过小,计算得到的桥梁抗震韧性普遍为0,此时就不能很好地表达桥梁的抗震韧性。

关键词：时变功能抗震韧性遗传算法(GA) 资源约束调度问题(RCPSP)

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基于MEMS和无线通信的余震流动监测预警系统

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世界地震工程 2025年第1期41卷 133-144页

作者：周浩朱景宝宋晋东李山有中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

余震作为地震后的主要次生灾害,对救援人员和受灾区域的安全构成严重威胁。为了有效监测余震活动并为救援行动提供及时信息,针对缺乏公共网络支持、需要高度机动性和适应复杂环境的监测背景,构建了一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanica... 详细信息

余震作为地震后的主要次生灾害,对救援人员和受灾区域的安全构成严重威胁。为了有效监测余震活动并为救援行动提供及时信息,针对缺乏公共网络支持、需要高度机动性和适应复杂环境的监测背景,构建了一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)传感器和无线通信技术的余震流动监测预警系统。该系统通过临时部署可移动的余震流动监测单元,实时采集和分析地震数据,增强对地震活动的监测、分析和预警能力。硬件设计方面,系统采用了高精度MEMS三轴加速度传感器作为地震数据采集端,通过24位模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号,并利用单片机进行数据处理,使用本地存储和终端存储确保数据的安全性,使用无线通信技术将地震波形数据传输到余震监测中心。软件设计方面,系统嵌入支持向量机现地地震动峰值预测模型,以实现对现地地震动峰值的预测。系统测试结果表明:余震流动监测预警系统能够有效采集地震加速度数据,并准确预测地震动峰值,发出可靠警报。通过测试,系统显示出在余震监测预警中的准确性、时效性与可靠性,对于指导救援行动和保证救援安全具有重要的实际意义。

关键词：余震监测流动监测 MEMS传感器无线通信技术机器学习

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基于机器学习算法的土壤液化判别研究进展综述

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世界地震工程 2025年第1期41卷 99-109页

作者：耿铭屿李兆焱张升袁晓铭中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

土壤液化是一种常见于地震中的次生灾害,对建筑物和构筑物等生产生活都造成过严重破坏。国内外液化判别方法都是源于地震液化灾害现场数据,受到原位测试方法和场地区域性等条件的影响,存在一定的局限性。近年来随着机器学习等人工智能... 详细信息

土壤液化是一种常见于地震中的次生灾害,对建筑物和构筑物等生产生活都造成过严重破坏。国内外液化判别方法都是源于地震液化灾害现场数据,受到原位测试方法和场地区域性等条件的影响,存在一定的局限性。近年来随着机器学习等人工智能计算算法的兴起和发展,其在土壤液化研究方面显示出了特有的优势。以土壤液化判别相关研究成果及第18届世界地震工程大会部分报告为基础,本文阐述了研究土壤液化判别方法的机器学习算法,分析了相关机器学习算法的基本原理,列举了机器学习算法在土壤液化研究中的应用,展示了机器学习算法相对于传统方法具备灵活、稳定和泛化性强等诸多优异性能,提出了当前机器学习算法存在的缺陷,展望了机器学习算法在土壤液化研究领域未来发展趋势。

关键词：岩土工程机器学习算法土壤液化液化判别第18届世界地震工程大会

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世界强震动数据中心发展现状与展望

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世界地震工程 2025年第1期41卷 1-13页

作者：解全才马强钱亮陶冬旺王江娄良琼中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

近年来,全球主要地震多发国家加大了强震动观测台网的建设,布设的数字强震仪和烈度仪等数量显著增加,获取的强震动记录迅速增长。各国或地区建立了不同的强震动数据库、例如美国的NGA数据库、CEMSD数据库、欧洲的ESM数据库、法国IPGP数... 详细信息

近年来,全球主要地震多发国家加大了强震动观测台网的建设,布设的数字强震仪和烈度仪等数量显著增加,获取的强震动记录迅速增长。各国或地区建立了不同的强震动数据库、例如美国的NGA数据库、CEMSD数据库、欧洲的ESM数据库、法国IPGP数据库、意大利ITACA数据库、日本NIED数据库和新西兰GeoNet数据库等。基于第18届世界地震工程大会(18WCEE)探索世界地震数据中心专题及相关文献,详细梳理了各个国家和地区强震动数据中心的台网建设、数据处理、数据共享及数据应用方面的研究现状;通过与国外强震动数据中心的对比分析,找出我国强震动数据中心发展存在的差距,指出我国未来需要重视的工作和深入研究解决的问题。

关键词： 18届世界地震工程大会地震数据中心强震动数据数据处理数据共享

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